El acero inoxidable 420 es un acero inoxidable martensítico, una aleación de hierro y cromo. Pertenece a la serie 400 de aceros inoxidables. A diferencia de otros tipos de acero inoxidable, el acero inoxidable AISI 420 es magnético.
1. Aplicaciones
- Cubiertos y herramientas con filo
- Instrumentos médicos y quirúrgicos
- Moldes de plástico y herramientas para moldear
- Piezas de válvulas y bombas
- Engranajes, ejes y rodillos
- Aplicaciones industriales y resistentes al desgaste
- Vasos y otras piezas conformadas
- Aspectos
- Otras aplicaciones: resortes, herramientas manuales, imanes, sujetadores, piezas de maquinaria, placas de prensado, componentes de escape de automóviles, matrices para perforación fina de micropatrones en láminas metálicas, electrodomésticos y utensilios.
2. Composición de acero inoxidable 420
| Elemento | Carbono (C) | Manganeso (Mn) | Silicio (Si) | Fósforo (P) | Azufre (S) | Cromo (Cr) |
| Composición | 0.15- 0.40% | ≤ 1,00% | ≤ 0,50% | ≤ 0,040% | ≤ 0,030% | 12.00 – 14.00% |
3. Propiedades del acero inoxidable 420
- Dureza y resistencia al desgaste: Tras un tratamiento térmico adecuado, el acero inoxidable 420 alcanza una dureza de 46 a 52 HRC. Esta dureza le confiere una buena resistencia al desgaste y a la corrosión.
- Resistencia a la corrosión: El cromo presente en el acero inoxidable AISI 420 forma una capa de pasivación que protege su superficie y proporciona una excelente resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos suaves, domésticos e industriales.
- Capacidad de pulido: Este grado presenta una excelente capacidad de pulido, lo que lo convierte en la opción preferida para aplicaciones que requieren un acabado superficial de alta calidad, como moldes de inyección de plástico y componentes ópticos.
- Resistencia y soldabilidad: El contenido de carbono es mayor que el del acero con bajo contenido de carbono, lo que lo hace más duro pero con menor tenacidad. Debido a su alto contenido de carbono, también tiene una soldabilidad deficiente. Si es necesario soldar, se requieren tratamientos térmicos posteriores a la soldadura y precalentamientos significativos (como recocido) a menudo se requieren para prevenir el agrietamiento. Se podría considerar el uso de metales de aporte especializados (por ejemplo, ERNiCr-3), aunque esto puede afectar la resistencia y dureza final de la zona de soldadura.
- Maquinabilidad: En su estado recocido, el acero 420 ofrece una maquinabilidad aceptable. Para aplicaciones que exigen un mecanizado más complejo, una variante de fácil mecanizado, 420 grados Fahrenheit (con azufre añadido), está disponible. Tenga en cuenta que la adición de azufre puede disminuir ligeramente la tenacidad a la entalla.
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4. Tratamiento térmico
Los aceros inoxidables martensíticos, incluido el acero inoxidable 420, se endurecen calentándolos por encima de su temperatura de transformación para lograr una estructura totalmente austenítica, seguida de un enfriamiento rápido en aceite o aire. Su baja conductividad térmica puede provocar un calentamiento desigual durante el calentamiento o enfriamiento rápido, lo que resulta en deformaciones, alabeo o agrietamiento. Por lo tanto, recomendamos encarecidamente el precalentamiento.
El Tratamiento térmico del acero inoxidable 420 El proceso implica la austenización, el temple y, posteriormente, el revenido para optimizar sus propiedades mecánicas, en particular la ductilidad y la tenacidad.
4.1 Endurecimiento (Austenización)
La temperatura de endurecimiento para el acero 420 es De 975 °C a 1075 °C (de 1787 °F a 1967 °F), Aunque algunas fuentes lo sitúan entre 954 °C y 1010 °C (1750 °F y 1850 °F), según nuestra experiencia, el primer rango es más apropiado.
El tiempo de remojo suele ser de aproximadamente 30 minutos por pulgada (1,2 minutos por milímetro) de espesor a la temperatura de endurecimiento.
Para evitar la descarburación, el acero inoxidable 420 debe endurecerse en una atmósfera neutra controlada, al vacío o en un horno de sales neutras.
4.2 Enfriamiento
Para piezas de trabajo complejas o de forma irregular, sugerimos el temple al aire para minimizar la deformación y reducir el riesgo de agrietamiento. Si se requiere una mayor dureza, optamos por el temple en aceite. El proceso de temple implica enfriar el material a 66 °C (150 °F) cuando se enfría con aire, o para 66-93 °C (150-200 °F) cuando se enfría en aceite. Tenga en cuenta que el tratamiento de revenido debe realizarse inmediatamente después del temple.
4.3 Templado
Templado puede mejorar la tenacidad y resistencia del 420 y ajustar su dureza. El material de acero 420 debe someterse al menos a dos ciclos de templado, o incluso tres. Para la mayoría de las aplicaciones, la temperatura mínima de revenido es 204 °C (400 °F). El tiempo de remojo es 2 horas por pulgada (4,7 minutos por milímetro) de espesor a la temperatura especificada. Entre cada ciclo de templado, se debe dejar que las piezas se enfríen naturalmente a temperatura ambiente.
Efecto de la temperatura de revenido en las propiedades:
- Dureza después de diferentes temperaturas de revenidoEl acero inoxidable 420 tiene una dureza mínima de 52 HRC a 149 °C (300 °F), 50 HRC a 204 °C (400 °F) y 48 HRC a 316 °C (600 °F).
- Resistencia a la fragilización por temple y a la corrosióne: El acero 420 presenta fragilización por revenido. NO templar a temperaturas SUPERIORES a 427 °C (800 °F)., Este rango de temperaturas puede provocar una disminución significativa de la resistencia al impacto y a la corrosión. Esta reducción se atribuye a la precipitación de carburos de cromo más gruesos (Cr23C6), que pueden crear zonas empobrecidas en cromo alrededor de los carburos. Este efecto negativo desaparece cuando la temperatura de revenido alcanza los 593 °C (1100 °F) o más. A temperaturas superiores a 600 °C, se cree que la difusión del cromo “repara” estas zonas empobrecidas, restaurando la resistencia a la corrosión. Dentro de este rango de temperaturas, la tenacidad del acero 420 aumenta, pero su dureza disminuye.
4.4 Alivio de tensiones (material no endurecido)
Para piezas de acero inoxidable 420 sin endurecer, el alivio de tensiones se puede realizar calentando lentamente a 677 °C (1250 °F) y remojo durante 2 horas por cada pulgada de espesor., seguido de un enfriamiento lento en el horno hasta alcanzar la temperatura ambiente.
5. Calificaciones Equivalentes
- JIS (Japón):SUS420J1, SUS420J2
- DIN (Alemania):4021, 1.4028, 1.2083 (X42Cr13 – a menudo utilizado para moldes)
- GB (China): 2Cr13 y 4Cr13.
6. Comparar el acero inoxidable 420 con otros aceros.
6.1 Acero inoxidable 420 frente a 304
El acero 420 es una aleación martensítica dura, resistente, antidesgaste y magnética, ideal para aplicaciones que requieren alto rendimiento tras el tratamiento térmico. Sin embargo, requiere un manejo cuidadoso durante la soldadura y el revenido para una óptima resistencia a la corrosión. Por otro lado, el acero 304 es una aleación austenítica dúctil, moldeable y generalmente no magnética, apreciada por su versátil resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad y versatilidad para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo su uso a altas temperaturas.
| Característica | 420 | 304 |
| Clasificación | Martensítico | Austenítico |
| ¿Magnético? | Sí (ferromagnético) | Normalmente no (no magnético en estado recocido). |
| ¿Reforzable? | Sí, mediante tratamiento térmico (temple y revenido). | No, se endurece con el trabajo en frío. |
| Contenido de carbono | Más alto (0,15% mín., a menudo 0,2-0,4%) | Inferior (máx. 0,08%) |
| Contenido de níquel | Muy bajo o ausente | Significativo (8-12%) |
| Dureza máxima | Mucho más alto (por ejemplo, de C-54 a C-60 después del tratamiento térmico) | Inferior (máximo B-92 recocido) |
| Corrosión | Moderado, dependiendo del tratamiento térmico; inferior a 304 | Bueno, “el mejor todoterreno”; superior a 420 |
| Soldabilidad | Difícil de soldar | Excelente soldabilidad (especialmente en acero inoxidable 304L). |
| Tenacidad | Menor resistencia al impacto, susceptible a la fragilidad por revenido. | Alta ductilidad y tenacidad |
| Usos típicos | Cubiertos, instrumental quirúrgico, moldes, ejes, válvulas | Procesamiento de alimentos, electrodomésticos, gases de escape de automóviles, uso general |
6.2 Acero inoxidable 420 frente a 316
El acero 420 es un acero inoxidable martensítico endurecible con alta resistencia, dureza y resistencia al desgaste, pero presenta una resistencia a la corrosión moderada y es sensible al tratamiento térmico. En contraste, el acero 316 es un acero inoxidable austenítico no endurecible con excelente resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes con cloruros, donde exhibe una resistencia excepcional a la corrosión por picaduras y por hendiduras.
| Característica | 420 | 316 |
| Clasificación | Martensítico | Austenítico |
| Templabilidad | Puede endurecerse mediante tratamiento térmico hasta superar los 50 HRC. | No se puede endurecer mediante tratamiento térmico; se puede endurecer mediante trabajo en frío. |
| Dureza | Recocido: B-92 Rockwell. Tratado térmicamente: C-54 Rockwell. | Recocido: B-80 Rockwell (hasta B-90). |
| Resistencia a la tracción | Recocido: 95 ksi. Tratado térmicamente: hasta 250 ksi. | Recocido: 75 ksi (316), 70 ksi (316L). |
| Límite elástico | Recocido: 50 ksi. Tratado térmicamente: hasta 200 ksi. | Recocido: 30 ksi (316), 25 ksi (316L). |
| Ductilidad | Presenta buena tenacidad, pero la ductilidad disminuye a medida que aumenta la dureza. | Excelente ductilidad y alta elongación, incluso a bajas temperaturas. |
| Resistencia a la corrosión | Buena resistencia, pero generalmente inferior a la de los grados austeníticos. El revenido puede reducirla. | Excelente, especialmente contra la corrosión por picaduras y por hendiduras causada por el molibdeno. |
| Soldabilidad | Difícil de soldar; no se recomienda para aplicaciones que requieran soldadura. | Buena soldabilidad, especialmente la de grado 'L' (316L). |
| Propiedades magnéticas | Ferromagnético. | Generalmente no magnético (puede volverse ligeramente magnético después de un trabajo en frío). |
| Aplicaciones comunes | Cubiertos, instrumental quirúrgico, moldes, ejes, piezas de válvulas. | Procesamiento químico, aplicaciones marinas, revestimientos arquitectónicos, implantes médicos. |
Preguntas frecuentes
El acero inoxidable 420 es un acero inoxidable martensítico y el más utilizado. Posee una resistencia a la corrosión similar a la del acero inoxidable 410, pero con mayor resistencia mecánica y dureza. También se le conoce comúnmente como “acero inoxidable para cubiertos”.”
Presenta una dureza de 52-55 HRC (o Rockwell C55 cuando está endurecido y sometido a alivio de tensiones), una densidad de 0,280 lb/in³ (7,74 g/cm³) y una resistencia a la tracción de 275 000 psi (230 ksi o 1586 MPa cuando está endurecido y sometido a alivio de tensiones). Es magnético tanto en estado recocido como endurecido. Además, posee buenas propiedades de mecanizado, es templable, pulible y presenta cierta resistencia a los ácidos.
Su composición química suele incluir carbono (C) en proporciones de 0,15 a 0,361 TP3T (o un mínimo de 0,151 TP3T, hasta 0,51 TP3T en algunas variantes), cromo (Cr) en proporciones de 12 a 141 TP3T, y un máximo de 1,01 TP3T para silicio (Si) y manganeso (Mn). El fósforo (P) suele tener un máximo de 0,041 TP3T, y el azufre (S) un máximo de 0,031 TP3T.
El acero inoxidable 420 posee una excelente resistencia a la corrosión. Puede resistir la corrosión causada por la atmósfera, el agua dulce, el vapor, la gasolina, el alcohol, la sangre, el sudor, la grasa y los alimentos.
Sí, el acero inoxidable 420 es atraído por un imán y es magnético tanto en su estado recocido como en su estado endurecido.
La dureza del acero inoxidable 420 oscila entre 52 y 55 HRC.
El acero inoxidable 420 cuenta con varias normas internacionales equivalentes, entre ellas AISI 420, BS970 420S37, 420S45, DIN 1.4021, 1.4025, 1.4034, AFNOR Z30C13, Z40C14 y JIS SUS 4200JI, 420J2. También está cubierto por las especificaciones ASTM A176 y AMS 5506, y su número UNS es S42000.
Entre sus usos típicos se incluyen la fabricación de cojinetes, piezas de válvulas, conectores y racores para mangueras. También se utiliza ampliamente en cubiertos, instrumental quirúrgico y dental, tijeras, cintas métricas y reglas. Se considera ideal para aplicaciones que requieren buena resistencia a la corrosión y alta dureza.
Sí, el acero inoxidable 420, en particular la variante 420HC (alto contenido de carbono) con el tratamiento térmico adecuado, se considera idóneo y puede ser un excelente acero para cuchillos. Si bien algunos aceros 420 genéricos podrían considerarse obsoletos para cuchillos de uso general debido a su blandura y menor retención del filo, el 420HC es conocido por su resistencia, su carácter inoxidable, su facilidad de afilado y su buena retención del filo. Empresas como Buck Knives han logrado un rendimiento sólido con el 420HC mediante tratamientos térmicos especializados.
Aunque a menudo se le denomina “acero económico» por ser una aleación antigua, el acero inoxidable 420 no es necesariamente de baja calidad. Su rendimiento depende en gran medida del tratamiento térmico que recibe; con un tratamiento térmico adecuado (especialmente para el 420HC), puede ser un material sólido, práctico e incluso subestimado en aplicaciones reales. Ofrece buena resistencia a la corrosión, tenacidad y facilidad de afilado, lo que lo convierte en una opción viable para cuchillos de uso diario (EDC).
No, el acero inoxidable 420 generalmente no se recomienda para espadas funcionales y suele encontrarse en espadas decorativas. Su bajo contenido de carbono hace que la hoja sea más blanda. Las espadas funcionales suelen fabricarse con acero al carbono porque es más económico, más fácil de forjar y más fácil de tratar térmicamente para lograr el rendimiento requerido. Las espadas de acero inoxidable se consideran demasiado frágiles y propensas a astillarse o romperse para un uso práctico.
Existen opiniones encontradas sobre la compatibilidad del acero inoxidable (incluido el 420) con el aluminio, especialmente en exteriores o ambientes húmedos, debido al riesgo de corrosión galvánica. Algunas fuentes indican que el acero inoxidable puede ser más propenso a corroerse que el acero galvanizado en contacto con el aluminio, provocando una corrosión severa de este último en ambientes marinos o húmedos. Por el contrario, otras fuentes sugieren que se pueden usar pernos de acero inoxidable para evitar reacciones galvánicas, o que estas reacciones son mínimas en condiciones suaves debido a la capa protectora de óxido del aluminio. Para mitigar la posible corrosión galvánica, se recomienda ampliamente usar arandelas aislantes de plástico o caucho entre ambos metales para minimizar el contacto directo.
El tratamiento térmico es fundamental para mejorar las características de rendimiento del acero inoxidable 420. Su máxima resistencia a la corrosión se logra únicamente cuando el acero está completamente endurecido o endurecido y sometido a un tratamiento térmico de alivio de tensiones; por lo general, nunca se utiliza en estado recocido para obtener una resistencia óptima a la corrosión. Un tratamiento térmico adecuado puede mejorar significativamente propiedades como la dureza y la retención del filo, especialmente en la variante 420HC. Cuando el acero 420 está blando (recocido), es flexible; cuando se endurece, se vuelve bastante duro.
Los procesos de tratamiento térmico estándar para el acero inoxidable 420 incluyen:
Recocido (para obtener la máxima suavidad): Calentar uniformemente a 816-899 °C (1500-1650 °F) y enfriar lentamente en el horno.
Proceso de recocido: Calentar a 732-788 °C (1350-1450 °F) y luego enfriar al aire.
Endurecimiento: Precalentar, luego calentar a 982-1066 °C (1800-1950 °F), mantener a esa temperatura y luego enfriar al aire o templar en aceite caliente.
Para aliviar el estrés: Calentar a 149-427 °C (300-800 °F) durante 1-3 horas, luego enfriar al aire o sumergir en aceite o agua.
La serie de aceros inoxidables martensíticos, incluido el tipo 420, presenta una soldabilidad limitada. Si se requiere soldadura, se recomienda precalentar a 260 °C (550 °F). Asimismo, se recomienda realizar un tratamiento térmico después de la soldadura.
Sí, si el acero inoxidable 420 se somete a un proceso de recocido para obtener la máxima suavidad, se puede estirar y conformar moderadamente.
El acero inoxidable 420 no se suele utilizar a temperaturas superiores a 427 °C (800 °F). Esto se debe a que las temperaturas elevadas provocan un rápido ablandamiento y una pérdida de su resistencia a la corrosión.
La principal diferencia radica en su contenido de carbono, que influye significativamente en su rendimiento. El acero 420 genérico (y el 420J) suele tener un menor contenido de carbono, alrededor de 0,151 TP3T. En cambio, el 420HC (alto contenido de carbono) presenta un contenido de carbono notablemente superior, generalmente alrededor de 0,461 TP3T. Este mayor contenido de carbono, especialmente cuando se combina con un tratamiento térmico especializado, proporciona al 420HC una mayor dureza, una mejor retención del filo y un rendimiento más robusto para aplicaciones como la fabricación de cuchillos. La variación en el contenido de carbono entre los distintos grados de 420 explica por qué las fuentes pueden reportar diferentes porcentajes de carbono para el acero "420".
Tanto el 420 como el 440 se consideran generalmente aceros inoxidables económicos, de buena calidad y funcionales. El 420 (en concreto el 420HC) se caracteriza por su gran tenacidad y una excelente retención del filo. El 440 (especialmente el 440C) alcanza una mayor dureza (58 HRC o superior) y suele ofrecer una mejor retención del filo, aunque puede que no sea tan tenaz como el 420. El 440C es también un acero al cromo martensítico resistente a la corrosión y con alta resistencia al desgaste. El grado específico y el tratamiento térmico son importantes para comparar su rendimiento real.
Si bien el acero inoxidable 420 ofrece una buena resistencia a la corrosión en comparación con otros aceros para cubiertos, su resistencia es inferior a la del acero inoxidable 316. Los aceros SAE 316 y 316L (a menudo denominados "grado marino") son aleaciones de cromo, níquel y molibdeno conocidas por su resistencia superior y su alta resistencia a la corrosión, y se consideran biocompatibles cuando se fabrican según estándares específicos.
El acero 420 es, sin duda, un buen acero inoxidable que ofrece una resistencia a la corrosión satisfactoria para una amplia gama de aplicaciones, especialmente cuando se somete a un tratamiento térmico adecuado. Su combinación de resistencia a la corrosión con una dureza y resistencia al desgaste elevadas lo convierte en un material versátil, sobre todo para la fabricación de cubiertos y ciertas herramientas.